運(yùn)放的靜態(tài)參數(shù)輸入偏置電流Ib和輸入失調(diào)電流及溫度漂移

Vos和Vos Drift對(duì)運(yùn)算放大器電路的影響，其中Vos是可以校準(zhǔn)的，Vos Drift是不可以校準(zhǔn)的。本文著重介紹其他靜態(tài)參數(shù)輸入偏置電流Ib和輸入失調(diào)電流及溫度漂移。

對(duì)于一個(gè)理想運(yùn)算放大器，我們認(rèn)為運(yùn)放是虛斷的，即進(jìn)入運(yùn)放的輸入電流為0，但是實(shí)際運(yùn)放并不能達(dá)到這個(gè)程度，由于運(yùn)放的輸入結(jié)構(gòu)從而導(dǎo)致輸入管腳會(huì)吸收或者流出少量電流，因此我們需要具體分析。

我們定義運(yùn)算放大器兩輸入端流進(jìn)或流出直流電流的平均值為輸入偏置電流Ib，即Ib＝(I+-I-)/2， 兩輸入端流進(jìn)流出直流電流差值為輸入失調(diào)電流，比如上圖中輸入失調(diào)電流如下。IB_OS=IB1– IB2 = 210 nA – 150 nA = 60nA。

示例1

輸入偏置電流產(chǎn)生的原因

LM741C的輸入偏置電流情況

OPA369的輸入偏置電流情況

輸入偏置電流的大小不一，與運(yùn)放輸入結(jié)構(gòu)關(guān)系重大，比如對(duì)于輸入級(jí)為雙極型（Bipolar）PNP 型晶體管的運(yùn)放來(lái)說(shuō)，Ib 的實(shí)質(zhì)其實(shí)是晶體管的基極電流，從輸入端流出來(lái)。因此輸入偏置電流和失調(diào)電流比較大。

對(duì)內(nèi)部結(jié)構(gòu)為JFET，CMOS時(shí)的情況，其輸入端為JFET的柵極，極高阻，輸入電流就很小。以LM741C為例，因?yàn)?a target="_blank">芯片是雙極型的，我們可以看到輸入偏置電流比較大，最大值有500nA。

OPA369由于內(nèi)部是COMS結(jié)構(gòu)，輸入偏置電流只有50pA。 因此當(dāng)我們選取運(yùn)放時(shí)，如果很關(guān)注輸入失調(diào)電壓，應(yīng)該選取雙極型的運(yùn)放，這樣輸入失調(diào)電壓比較小，如果很關(guān)注輸入偏置電流，應(yīng)該選取JEFT或者CMOS結(jié)構(gòu)的運(yùn)放。

在我們學(xué)習(xí)模電這么課程的時(shí)候，對(duì)于同相比例放大器課本中給出了 同相輸入端的電阻配置要求，比如按照模電的標(biāo)準(zhǔn)，Rp=R1//R2=50kohm。

這樣做的原因是什么？為什么現(xiàn)在又沒(méi)有這個(gè)要求了呢？

其實(shí)這個(gè)電阻的標(biāo)準(zhǔn)是用來(lái)降低輸入偏置電流Ib對(duì)電路的影響的，之所以現(xiàn)在沒(méi)有這個(gè)要求的原因是現(xiàn)在的芯片輸入偏置電流Ib都做的比較小，所以就不再需要RP等于R1, R2的并聯(lián)值了。

關(guān)于Ib對(duì)電路輸出電壓的影響，可以先根據(jù)基爾霍夫定律，先將電流信息轉(zhuǎn)化為電壓信息，然后再通過(guò)與電路增益結(jié)合得到對(duì)輸出電壓的影響。具體公式如公式1

公式1

另COMS 運(yùn)放的輸入偏置電流參數(shù)在整個(gè)溫度范圍內(nèi)并不是不變的，而且變化很大，當(dāng)溫度大于25°C，會(huì)有很明顯的增大。